模間色散

模間色散原圖鏈接圖片來源優酷網

一種頻率的光波以不同的角度入射到光纖中，形成不同的模式，每種模式具有不同的軸向速度，因而同時發出的不同模式到達輸出端的時間是不相同的，從而導致輸出端信號的畸變。

光纖的模式色散只存在於多模光纖中。每一種模式到達光纖終端的時間先後不同，造成了脈衝的展寬，從而出現模間色散現象。

中文名:模間色散

外文名:condition of mode dispersion

又 稱:模式色散

目錄

定義

按照幾何光學的解釋就是，在多模光纖中，各光線經不同途徑傳輸到終端，由於個光線的光程長短不同造成的色散，如果把不同途徑間的光線稱為光的模，這就是模間色散。模間色散使多模光纖的容量受到限制，一般多模光纖的容量為1-3GHz。單模光線中沒有模間色散。

用電磁場理論推導出光在多模光纖傳播時，可有許多傳播路徑，也就是說有許多種傳播式樣，「模」普通含義是式樣的意思，於是電磁場理論稱為多模傳輸。然而用電磁場導出的多模傳輸模具有不連續性，是離散的。這種不連續性，用一個弦的振動來比喻：弦可以做全長振動，或以全長的1/2，1/3，1/4，1/5......做泛音振動，但不能做出任意的振動，例如1/根號2全長振動。事實上多模光纖不能以任意方式傳輸光能。若用射線來比喻「模」，上述機理就無法得到圓滿解釋。

事實上，先入為主是常有的，譯名也是如此。英國的Harrier戰鬥機開始被譯為獵兔狗戰鬥機，實際上harrier可作獵鷹，誤認鷹為狗！Dispersion被譯為色散，是因為三稜鏡把白光分為七彩。然而模間色散（intermodal dispersion）毫無彩色之意。其實dispersion可作為散，即能量分散更為確切 。

輸出強度

測量光纖的輸出時，由於各個模式的群速度不同，它們到達光纖端口是時間不同。基模最先到達，因為其速度最大。

模間色散的強度可以定量表示為微分模延遲（DMD）。它與光纖纖芯中和其附近的折射率分布密切相關。例如，對於階躍折射率分布，高階模式具有更低的群速度，這時得到的微分群延遲在 10 ps/m量級。這在一千米長的光纖鏈路中，數據速率很難實現幾個Gbit/s。

在採用多模光纖的光纖通信系統中，模間色散極大的制約了數據傳輸速率（比特率）。為了避免強的信號畸變，需要使脈衝足夠長來保持不同模式間的時間交疊足夠多，這樣不可避免的也會限制數據速率。

最簡單的消除模間色散的方法是在光纖鏈中採用單模光纖，但是也可以採用拋物線折射率分布的多模光纖使模間色散最小化

參考文獻

。